Любимова Ніна Олександрівна. Статистичні методи та засоби контролю гідроекосистеми в умовах екологічного забруднення

brief description

Любимова Ніна Олександрівна. Статистичні методи та засоби контролю гідроекосистеми в умовах екологічного забруднення : Дис... канд. наук: 05.11.13 2002

Любимова Н.О. Статистичні методи та засоби контролю гідроекосистеми в умовах екологічного забруднення.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.11.13 прилади і методи контролю та визначення складу речовин .- Українська інженерно педагогічна академія, Харків, 2002.
Дисертація присвячена рішенню актуальної наукової задачі розробки методів і засобів поліпшення якості контролю випадкових процесів екологічних об'єктів на прикладі гідроекосистеми в умовах дії антропогенного навантаження.
Теоретично обґрунтований вибір як узагальненого показника якості водного об'єкту середнього квадрату концентрації розчиненого кисню у воді і його представлення у вигляді лінійної комбінації спектральних складових. Запропоновано й реалізовано алгоритм декомпозиції узагальненого показника за впливаючими факторами. Введені в розгляд і досліджені вірогіднісні критерії якості дискретного виміру безперервного випадкового процесу, у яких ознака точності відрахунків сполучається з ознакою інформативності.
Пропонуються рекомендації з вибору критеріїв якості цільової функції автоматизації контрольованого об'єкту в залежності від економічних втрат.
Запропоновано організаційну структуру засобу контролю водного об'єкту в складі САК в умовах дії антропогенного навантаження. Виведено аналітичні співвідношення для розрахунку числових вірогіднісних характеристик за даними експерименту. Результати роботи використовані в наукових дослідженнях УІПА, КП ’’Південукргеологія’’, ЦНДЛ ХДМУ, УкрНДІЕП.

Дисертаційна робота є узагальненням і розвитком комплексу питань, пов'язаних з підвищенням якості роботи систем функціонального згорнутого контролю екологічних об'єктів, що описуються випадковими процесами. Коротко зупинимось на основних результатах роботи:

Розвинено дедуктивний підхід в дослідженні технічного контролю випадкових процесів гідроекосистеми, що дозволяє в бінарних уявленнях адекватно описати її стан. Виконано аналіз загальної класифікаційної схеми контролю як родової процедури.
Запропоновано й розвинено вірогіднісний метод виміру узагальненого показника об'єктів згорнутого контролю. У загальному випадку такий показник являє собою деякий інтегральний функціонал від сукупності контрольованих параметрів (КП) об'єкту, що описуються векторним випадковим процесом. Самі показники використовуються як для потреб оцінки та обліку, так і для мети керування об'єктом. Головна перевага методу його точність і гнучкість, що оцінюється та досягається завдяки ряду його переваг, у порівнянні з класичними методами виміру показника.
Обрано й теоретично обґрунтовано узагальнений показник гідроекосистеми. Таким показником виступає середній квадрат концентрації кисню у створах контрольованого об'єкту. Показано, що саме для цього показника існує стійкий (незалежний від тривалості реалізації контрольованих параметрів) спектр частот, а сам показник може бути представлений у вигляді лінійної комбінації своїх спектральних складових.

Установлено частотну вибірковість основних груп впливаючих на стан гідроекосистеми факторів. Виділено чотири групи таких факторів, кожна з яких лежить у порівняно вузькому діапазоні частот. Запропоновано і реалізовано алгоритм декомпозиції узагальненого показника за впливаючими факторами.

Введені в розгляд і досліджені вірогідносні критерії якості дискретного виміру безперервного випадкового процесу, у яких ознака точності дискретних відрахунків сполучається з ознакою інформативності. На його базі поставлена й вирішена задача оптимального узгодження інтервалів квантування і дискретизації вимірювального процесу. Отримані кількісні результати дозволяють зробити деякі загальні висновки, що відносяться до дискретного виміру безперервних випадкових процесів: для знаходження оптимального кроку рівномірної дискретизації випадкового процесу досить знати інтервал його квантування, дисперсію й автокорреляційну функцію; у задачах поточного контролю інтервал опитуванняКП не повинен перевищувати; у задачах згорнутого контролю інтервали опитування, які менші, економічно недоцільні; при оперативних вимірах із запам'ятовуванням результату тільки останнього відліку оптимальна тривалість майбутнього кроку опитування практично не залежить від цього результату і дорівнює оптимальному кроку рівномірної дискретизації вимірюваного процесу.

5. Виділено три типи КП, по різному впливаючих на вибір цільової функції, котра оцінює якість автоматизації контрольованого об'єкту. Виходячи з умови пропорційності показника якості автоматизації втратам економічної ефективності процесу, отримані відповідні критерії.
6. Поставлено задачу експериментального знаходження числових вірогіднісних характеристик КП об'єктів з наперед заданою точністю. Запропоновано реалізуючий рішення цієї задачі алгоритм збору експериментальних даних. Виведено аналітичні співвідношення для розрахунку числових характеристик за даними експерименту. Примітна особливість розрахунків: усі вони виконуються за ідентичними розрахунковими формулами.

Запропоновано методичну структуру контролю водного об'єкту (ділянки ріки) в умовах дії антропогенного навантаження. Вона припускає вимір концентрації розчиненого кисню в трьох створах. Виділено три узагальнених показники, що описують екологічний стан водного об'єкту: рівень забруднення, ефективність самоочищення, залишкове забруднення. Вони взаємозалежні і виражаються через усереднені концентрації кисню в різних створах.

Запропоновано алгоритм оцінки екологічного стану ділянки ріки в умовах дії антропогенного фактору. Подано блок-схему алгоритму, розрахункові таблиці, графіки, програму машинного експерименту.